第一章 绪论 一.有机化合物 (一)含义: 最初的定义:来源于有机体的化合物 §1.1 定义 那么现在我们又怎样来认识有机化合物这个概念呢? 义为: 碳的化合物 ,因此,这个命名也有些欠妥。 碳氢化合物及其衍生物 (二)有机化合物的特点 原因: 特别提醒:这不是绝对的,只是对绝大部分有机化合物确实如此 二.有机化学 有机化学是研究有机化合物的结构,性质 ,制备,用途和变化规律的科学 §1.2 为什么要学习有机化学? 因为它和生命息息相关,和我们的生活息息相关 §1.3 如何来学习有机化学? 课前预习,认真作好笔记,课后要复习 §1.4 有机化学中的一些基本知识 一 . 有机化合物的结构理论 (一).经典的结构理论 1. C(4价), H(1 价), O(2 价); 2. C原子之间可以自相相互成键(可以是 单键,双键,叁键,还可以成环), 而且碳原子间还可以插入其他杂原子 (二).现代的结构理论 1.有机化合物中常见的化学键 离子键 共价键 有机化合物主要是靠共价键结合 配位键 体 2.共价键 ( 1)共价键理论 在现阶段,用于处理分子结构的共价键理论主要有两种,一种是 价键法 ,另 一种是 分子轨道法 A.价键法 a. b. c. d. 所以说,有方向性 头碰头 附: 肩并肩 Π键 杂化的定义: 原子轨道在成键的过程中并不是一成 不变的,同一原子中能量相近的某些原子 轨道,在成键过程中可以重新组合成一系列能量相等的新轨道而改变原有轨道的运 动状态,这一过程称为 “杂化 ”,有多少个轨道参加杂化就可以形成多少个杂化轨道 常见的杂化轨道的类型: 比如: BF3, 实验测定这四个原子都在同一平面上,夹角为120度 正四面体 比如:甲烷的结构是正四面体,之所以它成正四面体就是由于甲 烷 中的 C的 量子力学对杂化轨道理论的解释: 原子轨道为什么可以杂化?(能量相 同的可以;能量相近的由于微扰使其能量 相同,所以也可以) 原子轨道为什么又需要杂化? 杂化轨道的夹角 B.分子轨道法 a. b. c. d. 又比如乙烯: H H H H 再比如:乙炔 H H 成键三原则: 可以成键 再比如: P-S 可以成键 P轴反对称,S轴对称 不能有效成键 P-P 前反对称,后轴对称,不能有效成键 ( 2)共价键的键参数 A.键能: a.定义: 对双原子分子: 注意: 对于多原子分子: 比如:甲烷 b.影响键能的因素 成键时的温度 成键原子的种类 环境的影响 c.应用 键强度的指标:键能越大,键就越强,越不容易断裂; 计算化学反应的热效应: B.键长: a.定义: b.影响键长的因素: 元素的种类: 成键原子的杂化状态: 所处环境 C.键角: a.定义:分子中某一原子与其他两个原子 形成的两个共价键在空间形成的夹角 b.影响因素: 元素种类 杂化状态 所处环境 D.键的极性 a.定义:由电负性差别较大的两原子形成 的共价键由于成键电子对在电负性较强的 原子周围出现的几率大,从而使得键具 有了极性。键的极性用偶极矩来表 示,单位为德拜,只不过这个叫键的偶 极矩或键矩,键矩越大,键的极性 越强,她是一个矢量,有大小,有方向。 b.键的极性与分子的极性 偶极矩的矢量和 ( 3)共价键的断裂与有机化学反应类型 A.均裂 特点:电中性;很活泼,寿命短,一般需光照, 加热或引发剂 特点: A B 单箭头表示 B.异裂 C. 二 . 分子间作用力 (一)定义: 范德华力: 取向力 诱导力 色散力(分子量大,它大) (二)特点: 小,比化学键小 1-2个数量级; 不具有方向性和饱和性; 对于大多数有机分子,以色散力为主( 只有极性很大的分子,才以取向力为主) (三) H键 B.P.(极性,分子量,接触面积, H键) M.P.(极性,分子量,接触面积, H键,对称性) 比如: CC C C C C C C C C 沸点: 前 大于 后 熔点:前 小于后 熔点:-138.9 熔点:-105.6 三 . 酸碱理论 四 .有机化合物的分类 (一) .按照分子中的碳架分 无环化合物(开链化合物) 碳环化合物(闭链化合物) 脂环族化合物 芳香族化合物 杂环化合物 (二)按官能团来分 官能团的定义:碳氢化合物上的 H被不同基团取代后,具有了不同的性质,而这些 基团就称为官能团;这样一些化合物就称为碳氢化合物的衍生物。 五 . 研究有机化合物的一般步骤 (一) .分离提纯 方法 物理方法:蒸馏、分馏,重结晶,萃取,层析等 化学方法:通常是使杂质发生化学变化变 成更易除去的物质从而达到分离 的目的,有时在杂质不易除区的情况下,也可以使被提纯物发 生化学变化,变成易分离的物质,然后分离,最后又分解为原 来的物质。 (二)纯度检验 (三)定性分析 -确定组成 (四)定量分析 常在元素自动分析仪中进行 (五)计算出该物质的实验式 (六)分子式 借助于分子量 七 .结构式 结构 构造:分子中各原子的连接次序及成键方式(平面结构,如:凯库勒结构式 ) 构型:一个有机分子中各原子特有的固定的空间排列。这种排列不 经过共价键的断裂和重新形成是不会改变的。构型的改变往 往使分子的光学活性发生变化。(它的表示方法常有楔型式, 锯架式(木马式),纽曼投影式,费歇尔投影式,哈沃斯透 视式等 构象:指一个分子中,不改变共价键结构,仅原子围绕单键旋转所 产生的原子的空间排布。一种构象改变为另一种构象时,不 要求共价键的断裂和重新形成。构象改变不会改变分子的光 学活性(表示也常是上面几种) 立体 结构 六 .两大效应 (一)诱导效应 1.定义:在有机化合物中,由于某一取代 基的电负性,使整个分子的成键电子云按 一定方向偏离的效应,叫 ~~.用 I表示 eg: 2.特点:沿着碳链传递; 越来越小,迅速降低,一般在 3个 C后就几乎为 0了( δ写得越多,效应越小 以 C— H键作为比较标准 , 其 I=0 YC H CX C δ δ δ δ I I I = 0 对于 -I来说: 同族,从上到下, -I依次降低。比如: F > Cl > Br > I 同周期:从左到右, -I依次增大。比如: O>N>C 不同杂化状态的碳原子来说 –C≡CR > –CR=CR 2 > -CR 2 -CR 3 对于 +I来说: 用得最多的就是烷基,亦即是烷基是一个供电基,一般: (CH 3 ) 3 – > (CH 3 ) 2 CH– > CH 3 CH 2 – > CH 3 – 3.分类: 静态的诱导效应( IS):不需要外电场本身就已经存在,它与键的极性密切相关 下面都是静态的 动态的诱导效应( Id):本身不存在,在外电场作用下才表现出来。 (二)共轭效应